Липиды, их строение и функции

Липиды (от греч. липос – жир)— обширная группа жиров и жироподобных веществ, которые содержатся во всех клетках организмов. Большинство из них неполярны и, следовательно, гидрофобны. Они практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (бензин, хлороформ, эфир и др.).

В некоторых клетках липидов очень мало, всего несколько процентов (от 5 до 15% их сухой массы). В клетках жировой ткани их содержание достигает 90 %. Повышенное содержание жиров характерно для нервной ткани, подкожной клетчатки, молока млекопитающих животных и человека. Много жиров содержится в семенах и плодах некоторых рас­тений (подсолнечник, грецкие орехи, маслины и др.).

По химическому строению липиды весьма разнообразны. Рассмотрим важнейшие из них.

Нейтральные жиры – наиболее простые и широко распространенные липиды. Их молекулы образуются в результате присоединения трех остатков высокомолекулярных органических кислот к одной молекуле трехатомного спирта глицерина (рис.).

Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связя­ми. В первом случае такие кисло­ты называются предельными, или насыщенными; во втором — непре­дельными, или ненасыщенными. Среди предельных высших карбо­новых кислот наиболее часто в со­став жиров входят пальмитино­вая, стеариновая, арахиновая; среди непредельных: олеино­вая, линолевая, линоленовая.

Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кис­лот (т.е. число атомов углерода) оп­ределяют физические свойства того или иного жира.

Жиры с короткими и непре­дельными кислотными цепями имеют низкую температуру плав­ления. При комнатной температу­ре они имеют жидкую (масла) либо мазеподобную (жиры) консистен­цию. И наоборот, жиры с длинны­ми и насыщенными цепями выс­ших карбоновых кислот при ком­натной температуре представляют собой твердые вещества. В организме животных, живущих в холодном климате, например у рыб аркти­ческих морей, обычно содержится больше ненасыщенных кислот, чем у обитателей юж­ных широт. По этой причине их тело остается гибким и при низких температурах (рыбий жир жидкий).

Фосфолипиды по своей структуре сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка высших карбоновых кислот замещены остатком фосфорной кислоты. Фосфолипиды являются основным компонентом клеточных мембран.

Фосфолипиды — соединения, имеющие полярную часть (так называемую полярную головку) и неполярную (хвосты). Группы, образующие полярную го­ловку, гидрофильны (растворимы в воде), а неполярные хвостовые группы гидрофобны (нерастворимы в воде) (рис.). Такая природа фосфолипидов обусловли­вает их ключевую роль в органи­зации биологических мембран, которые мы рассмотрим с вами позднее.

К липидам относятся также воски, выполняющие в основном защитную функцию.

У млекопитающих животных воски выделяются сальными железами кожи; смазывают кожу и волосы, делая их эластичными и уменьшая снашиваемость волосяного покрова. У птиц воски, секретируемые копчиковой железой, придают перьям водоотталкивающие свойства. Вос­ковой слой покрывает листья наземных растений (восковая кутикула) и поверхность тела наземных членистоногих, предох­раняя от излишнего испарения воды.

Воски — сложные эфиры одноатомных (с одной спиртовой группой) высо­комолекулярных (имеющих длин­ный углеродный скелет) спиртов и высших карбоновых кислот. У жи­вотных воски входят в состав липидных фракций мозга, лимфати­ческих узлов, селезенки, желчных путей. Образуемый пчелами воск используется в строительстве сотов[VV37].

Еще одну группу липидов со­ставляют стероиды. Они плохо растворимы в воде и не со­держат высших карбоновых кис­лот. Наиболее важными стероидами являются стерины (например, холестерин), желчные кислоты (важные компоненты желчи) и стероидные гормоны (половые гормоны, гормоны коры надпочечников).

Нарушение обмена холестерина играет важную роль в развитии атеросклероза. Это заболевание связано с отложением холестерина на стенках кровеносных сосудов из-за его повышенного уровня в крови. Для предупреждения атеросклероза [VV38] важно, чтобы в пищевом рационе преобладали продукты растительного происхождения, для которых характерно низкое содержание холестерина. Избыток холестерина приводит также к образованию желчных камней.

К стеринам близки терпены (ро­стовые вещества растений — гиббереллины; фитол, входящий в со­став хлорофилла; каротиноиды — фотосинтетические пигменты; эфирные масла растений — ментол, камфора и др.).

Липиды способны образовывать сложные сое­динения с веществами других классов, например, с белками — липопротеины и с углеводами —гликолипиды.

Функции липидов. Одна из основных функций липидов - энергетическая. При полном окислении 1 г жиров до углекислого газа и воды выделается 38,9 кДж энергии, т.е. вдвое больше по сравнению с полным расщеплением такого же количества углеводов.

Это дает возможность животным, впадающим в спячку, расходовать накопленные ле­том и осенью жиры на поддержа­ние процессов жизнедеятельности в зимний период. Высокое содержа­ние липидов в семенах обеспечива­ет энергией развитие зародыша и проростка, пока он не перейдет к са­мостоятельному питанию. Поэтому семена многих растений (кокосовая паль­ма, клещевина, подсолнечник, соя, рапс и др.) служат сырьем для по­лучения растительного масла про­мышленным способом. Кроме того, при окислении 1 г жиров образуется 1,1 [VV39] г воды, поэтому благодаря запасам жира некоторые животные могут длительное время обходить­ся без нее. Например, верблюды в пустыне выдер­живают без воды 10 — 12 суток, медведи и другие животные во время зимней спячки — более двух ме­сяцев. Необходимую для жизнедеятельности воду эти животные получают именно в результате окисления запасенных жи­ров.

Важной функцией липидов является строительная, так как нерастворимость в воде делает жиры важнейшими компонентами клеточных мембран (фосфолипиды, холестерин, липопротеиды, гликолипиды).

Защитная функциялипидов заключается в том, что они предохраняют внутренние органы от меха­нических повреждений (например, почки человека покрыты жировым слоем, защищающим их от сот­рясения при ходьбе и прыжках). Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке некоторых животных (китов, тюленей и др.), жиры выполняют теплоизо­ляционную функцию. Так, у синего кита слой жира в подкожной клетчатке может превышать 50 см.

Многие производные липидов (например, гормоны коры надпочечников, половых желез, витамины А, D, Е, К) принимают участие в регуляции жизненныхфункций организмов: обмена веществ у позвоночных животных и человека, процесса линьки у насекомых и др. (регуляторная функция).

s 1. Что такое липиды? 2. Какие соединения относятся к липидам? 3. Каковы биологические функции липидов? 4. В каких клетках и тканях откладывается больше всего липидов? 5. Что общего в физико-химических свойствах и функциях угле­водов и липидов и чем эти соединения отличаются? 6. Почему при окислении жиров высвобождается больше энергии, чем при окислении такого же количества углеводов? 7. В клетках пойкилотермных (холоднокровных) животных содержание ненасыщенных жирных кислот выше, чем в клетках гомойотермных (теплокровных) животных. Чем это можно объяснить?

Дата добавления: 2014-01-04